专利名称：加工滚筒复合绳槽的方法
技术领域：
本发明加工滚筒复合绳槽(Lebus绳槽)的方法，属于机械加工技术范畴，涉及仿形加工与数控加工及其综合技术。具体而言，是一种主要用来加工石油钻机滚筒复合绳槽的方法，也适用于重型工矿大型卷扬机滚筒复合绳槽的加工。
复合绳槽是用来在滚筒圆柱面上容纳和排列钢丝绳的，它由环形槽和螺旋槽间隔组合而成。其展开图见附图2，环形槽Ⅱ、Ⅳ用来容绳，各占135°的圆周角，沿轴向彼此相差0.5个绳槽距S;螺旋槽Ⅰ、Ⅲ主要用来排绳，各占45°的圆周角，其螺距H＝4S，两段螺旋槽共导引一个绳槽距S，使钢绳过渡排向第二圈绳槽，如此周而复始。复合绳槽的传统工艺是将具有绳槽的滚筒表层从滚筒基体上分离出来，再分解为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四片扇形槽板，在通用机床上分别完成绳槽和槽板及其表面的加工后，依次组装拼焊于滚筒基体上而成。在国外有先进的轨迹成形全数控工艺完成复合绳槽的成形技术，它虽然可以在滚筒基体上直接成形绳槽，但由于设备投资昂贵，对于单件小批量生产，槽形仅为极一般的加工精度和表面质量的绳槽滚筒，一时还难以取代传统工艺。
本发明的目的在于提供一种经济合理，简便可靠，易于推广的将传统的仿形技术与先进的数控技术有机地结合起来，能直接在滚筒基体上成形复合绳槽的加工方法。
附图1仿形-数控装置工艺示意框图。
1-机床主轴2-机床尾架3-被加工滚筒4-走刀拖板5-液压仿形刀架6-车削尖刀7-仿形差动机构7.1-仿形推杆7.2-仿形轮7.3-差速器7.4-主轴步进电机7.5-走刀步进电机8-主轴脉冲发生器9-感应同步器10-输入键盘11-数显表12-工业控制器13-环形分配器14-驱动器附图2复合绳槽展开图。
R-滚筒计算半径，mm;h-槽深，mm;r-绳槽半径，mm;S-绳槽距，mm。
附图3复合绳槽母圆Γ圆心运动迹线展开线图。
θZ-主轴角位移 θF-仿形轮角位移1-机床走刀量(螺旋运动轴向线位移)H-螺距附图4仿形轮廓形解析图。
摘要附图(同附图1)下面结合
本发明加工滚筒复合绳槽的方法的技术特征。
本发明加工滚筒复合绳槽的方法其特征在于，是一种将数控和仿形技术有机结合起来，能直接在滚筒上成形复合绳槽的方法，实现该方法的步骤为1.为便于仿形和简化数控运动设计，将复合绳槽由环形回转面和圆柱管道螺旋面组合而成的复合曲面简化为由环形回转面和圆螺旋面组成的复合曲面。
2.简化复合曲面的母圈Γ圆心运动迹线展开在平面上如附图3中所示的折线o-a-b-c-d，该折线可由通过o、b、d三点的斜直线od取代，作为绳槽复合曲面的诱导螺旋线，其诱导螺旋参数为Pv＝ (S)/(2π) ，对应的螺旋面称作诱导螺旋面。
3.仿形轮的廓形取决于诱导螺旋面的端截形Ω，取定标o-xyz和动标o′-XYZ，见附图4，Ω的方程式为x＝〔(R+r)+rainψ〕Cosvy＝〔(R+r)+rainψ〕sinvz＝-+r/PvCosψ式中“-”号用于右螺旋面，“+”用于左螺旋面。动点参变量为 ＝ 3/2 π-+Cos-1(1-h/r)，v为运动参变量，其余符号意义见
。仿形轮廓形上各点沿径向到其基圈的距离△＝(R+h)-|x2+y2|]]>。根据△值按照对心直动推杆盘状凸轮的设计方法即可作出仿形轮轮廓，不同规格的滚筒和绳槽的仿形轮廓形是不同的。
4.将设计制造的仿形轮固定在机床走刀拖板上，仿形轮的运动规律是一种间歇性复合回转运动，它一方面与机床主轴(滚筒)同步回转，且使滚筒回转在0°-45°与180°-225°区间内，仿形轮以四倍于主轴的转速转动，而在45°-180°与225°-360°区间内，仿形轮停止于前面运动的终位不转;另一方面还必须依纵向走刀量l与诱导螺旋参数Pv所确定螺旋运动角位移作附加的回转运动。仿形轮转动，通过推杆及与之关联的液压仿形刀架，驱动尖刀完成绳槽的加工，根据被加工滚筒及其绳槽的尺寸参数，选择合适的普通车床进行如附图1所示的数控改造，即断开原机床主轴与走刀拖板间的内联系机械传动链，代之以包括传感器、工业控制器、伺服与数显装置等在内的数控系统，使选定的仿形轮按照设定的滚筒绳槽规格程序作上述有规律的转动。滚筒作匀速转动，转速由材料允许的切削速度决定，走刀拖板作匀速纵向直线运动，走刀量由材料、切深和槽形表面粗糙度决定。
理论上滚筒绳槽可以通过一次走刀成形，刀具在主轴每一周的切深从零至全槽深h间变化，实际上当钢绳直径较粗时，往往需2-3次走刀才能完成，为了保证每次走刀的重复位置精度，要求数控装置具有回程脉冲计数和零位状态显示功能。
本发明与我国目前的传统工艺相比，由于它可以直接在滚筒圆柱面上成形复合绳槽，具有另件少，结构单一，工艺简便，工效高，质量好和成本低，与国外全数控工艺相比，投资小、可靠性高，便于维修和推广，是较为经济合理的可行工艺方案。
最佳实施例F320-3DH钻机TF-38绞车滚筒的复合绳槽的加工钢丝绳直径d＝35mm，滚筒名义半径R＝400mm，绳槽半径r＝19mm，槽深h＝8mm，绳槽距S＝35.75mm，绳槽表面粗糙度3.2μm，槽形误差δ1＜0.05mm，槽距误差δ2＜0.05mm，将车床CW6180改造分三次走刀成形。其具体加工步骤为1.将被加工绳槽滚筒夹持于机床主轴卡盘与尾架间，主轴转速由滚筒材料的允许切削速度选定为n＝15转/分左右。
2.按照滚筒和绳槽尺寸参数选择仿形轮按装在走刀拖板上的仿形轮轴上，走刀拖板的走刀量由材料、切深、槽形表面粗糙度和第几次走刀决定，切深t1＝5mm，t2＝2.5mm，t3＝0.5mm，走刀量为l1＝1.2毫米/转，l2＝1毫米/转，l3＝0.25毫米/转。
3.将滚筒和绳槽的有关尺寸参数(R、h、r、s等)通过输入键盘给定。
4.启动机床及其数控系统与液压仿形系统，调整刀具按予定的切深机动走刀切削，直至成形加工完成。
权利要求
1.一种加工滚筒复合绳槽的方法，其特征在于是一种将数控和仿形技术有机结合起来能直接在滚筒上成形复合绳槽的加工方法，实现该方法的步骤为I.将复合绳槽由环形回转面和圆柱管道螺旋面组合而成的复合曲面简化为由环形回转面和圆螺旋面组成的复合曲面，Ⅱ.简化复合曲面的母圆г圆心运动迹线，由通过o、b、d三点的斜直线od取代折线o-a-b-c-d，作为绳槽复合曲面的诱导螺旋线，其诱导螺旋参数为Pv= (S)/(2π) ，Ⅲ.设计仿形轮廓形，仿形轮的廓形取决于诱导螺旋面的端截形Ω，取定标o-XYZ和动标o′-XYZ，Ω的方程式为 式中“-”号用于右螺旋面，“+”用于左螺旋面。动点参变量为 ，v为运动参变量，其余符号意义见
。仿形轮廓形上各点沿径向到其基圆的距离Δ为Δ=(R+h)-|x2+y2|]]>。根据Δ值，按照对心直动推杆盘状凸轮的设计方法，即可设计出对于API标准中不同规格的滚筒绳槽的仿形轮廓形，Ⅳ.改造普通机床，将按照不同规格设计制造的仿形轮固定在普通机床走刀拖板上，断开原机床主轴与走刀拖板间的内联系机械传动链，并且配备一套包括传感器、工业控制器、伺服与数显装置在内的数控系统，按照予先设定的滚筒绳槽规格程序，使仿形轮有规律的转动，并通过液压仿形刀架驱动尖刀完成绳槽的加工。
2.按照权利要求1所述的加工滚筒复合绳槽的方法，其特征在于所述的液压仿形刀架驱动尖刀完成绳槽加工时，最好分2-3次走刀完成成形。
3.按照权利要求1所述的加工滚筒复合绳槽的方法，其特征在于所述的数控装置具有回程脉冲计数和零位状态显示特征。
全文摘要
一种加工滚筒复合绳槽的方法，属于机械加工技术范畴，是一种将数控和仿形技术有机结合起来的加工方法，实现该方法的步骤为1.转化复合曲面，2.简化复合曲面的母圆
文档编号B23Q33/00GK1108163SQ9411862
公开日1995年9月13日 申请日期1994年11月25日 优先权日1994年11月25日
发明者师明善, 卞毓文 申请人:太原工业大学